JPH0466258A - 鋳鉄製シリンダブロック及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ｕ産業上の利用分野コ 本発明は、鋳鉄製シリンダブロック及びその製造方法に
関するものである。

［従来の技術］ 自動車の軽量化ないし小型化を図るために、サイアミー
ズ型シリンダブロックあるいはアルミ合金製シリンダブ
ロックが多用されている。しかしながら、アルミ合金は
耐熱性・耐摩耗性が低いので、ライナ（シリンダライナ
）だけを鋳鉄で形成し、この鋳鉄製ライナをアルミ合金
で鋳ぐるむようにしたシリンダブロックの製造方法が提
案されている（例えば、特開昭５８−２１１５５０号公
報参照）。

しかしながら、ディーゼルエンジンにおいては、熱負荷
が高いので、アルミ合金製シリンダブロックを用いると
十分な耐久性が得られない。また、振動が強いので、ア
ルミ合金製ンリンダブロックを用いると振動騒音（ＮＶ
Ｈ）が大きくなる。このため、一般にディーゼルエンジ
ンにおいては、鋳鉄で鋳造した鋳鉄製シリンダブロック
が用いられる。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、シリンダブロックのライナ部のピストン摺動
面にダスト等の異物が侵入することがあり、この異物に
よってピストン摺動面に損傷が生じることがある。この
ため、ライナのピストン摺動面の耐摩耗性を十分に高め
る必要があるが、鋳造によりつくられた普通の鋳鉄製シ
リンダブロックでは、ピストン摺動面の耐摩耗性が十分
に高められないといった問題がある。

そこで、鋳鉄製シリンダブロック本体に、耐摩耗性の高
い材料、で形成されたライナを圧入するといった対応が
考えられるが、このようにすると、ライナ圧入部まわり
に圧入代を確保しなければならないので、シリンダブロ
ックのボア間ピッチが長くなる。このため、シリンダブ
ロックが、長手方向に長くなり、大型化するといった問
題がある。

また、硬度の高い鋳鉄材料でシリンダブロックを鋳造す
るといった対応が考えられるが、このようにするとノリ
ンダブロック全体の硬度が高くなるので、シリンダブロ
ック本体の機械加工がむずかしくなるといった問題があ
る。

そこで、本願発明者らは、第４図に示すように、母型ｌ
とウォータジャケット中子２とボア中子３とからなる鋳
型ＤＣにおいて、ボア中子３に耐摩耗性の高い材料で形
成されたライナ５をはめ込み、このライナ５の外周部に
、ウォータジャケット中子２を装着させた状態で、ボア
中子３を母型ｌにセットして、所定の形状のキャビティ
４を形成し、このキャビティ４に鋳鉄の溶湯を注湯し、
第５図に示すような、本体部７とウォータジャケット８
とライナ部９とを備えた、ウェットライナ式のシリンダ
ブロックＢを得るようにすれば、ライナ部９の耐摩耗性
が高く、本体部７の機械加工が容易であり、かつ冷却効
率の高い、コンパクトなシリンダブロックＢが得られる
であろうと考えた。

しかしながら、このようにして鋳造されたシリンダブロ
ックＢにおいては、ライナと鋳ぐるみ材の接合面に接合
不良が多発し、ウォータジャケット８のシール性が悪く
なり、冷却水の漏れが発生する場合があるといった事実
が判明した。

このような冷却水の漏れは、シリンダブロック本体の肉
厚内にウォータジャケットを形成するようにすれば、す
なわちウェットライナ式にしなければ、防止できるのは
もちろんであるが、ディーゼルエンジンでは熱負荷が高
いので、冷却効率の高いウェットライナ式シリンダブロ
ックは非常に効果的である。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであ
って、本体部の機械加工が容易であり、ライナのピスト
ン摺動面の耐摩耗性が高く、かつ冷却効率の高い、コン
パクトなウェットライナ式鋳鉄製シリンダブロック及び
その製造方法を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本願発明者らは、別体形成されたライナを鋳鉄で鋳ぐる
んで、ウェットライナ式の７リンダーブロツクを製造す
る方法について、さらに詳細な研究を行ない、ライナと
鋳ぐるみ材の接合不良は、注湯時に溶湯がライナとの接
触によって急冷され、ライナと鋳ぐるみ材とが完全に融
合一体化されないことが原因であるという事実を発見し
た。そこで、本願発明者らは、ライナの、溶湯と接触す
る部分の熱容量を小さくすれば、溶湯の急冷を防止する
ことができ、ライナと溶ｉ（鋳ぐるみ材）の融合一体化
を促進できるであろうと考えた。

請求項１の発明は、このような事実と考察とに鑑み、上
記の目的を達するため、別体形成されたライナが、鋳鉄
で鋳ぐるまれて形成される、ウェットライナ式の鋳鉄製
シリンダブロックにおいて、上端部まわりと下端部まわ
りとに、夫々、鋳ぐるみ時に鋳型のキャビティ内に露出
する薄肉部が形成されたライナを、両薄肉部間にウォー
タジャケット中子を装着させた状態で、鋳鉄で鋳ぐるむ
ことによって形成したことを特徴とする鋳鉄性シリンダ
ブロックを提供する。

また、請求項２の発明は、別体形成されたライナを、鋳
鉄で鋳ぐるむことによってウェットライナ式のシリンダ
ブロックを鋳造するようにした、鋳鉄製シリンダブロッ
クの製造方法において、ライナの上端部まわりと下端部
まわりとに夫々薄肉部を設け、薄肉部間でライナにウォ
ータジャケット中子を装着させ、この後鋳型のキャビテ
ィに鋳鉄の溶湯を注湯して、シリンダブロックを鋳造す
るようにしたことを特徴とする、鋳鉄性シリンダブロッ
クの製造方法を提供する。

［発明の作用・効果］ 請求項１の発明によれば、ライナの薄肉部の熱容量が小
さいので、注湯時において薄肉部まわりの溶湯が急冷さ
れない。したがって、薄肉部が高温の溶湯と接触するの
で、薄肉部が完全に融解し、溶湯（鋳ぐるみ材）とライ
ナとが完全に融合一体化され、鋳ぐるみ材とライナの接
合強度が高められる。このため、ウォータジャケットの
シール性が高められる。なお、ウェットライナ式として
いるので、冷却効率が高められるのはもちろんである。

請求項２の発明によれば、ライナの薄肉部をキャビティ
に露出させて、ライナを鋳ぐるむようにしているが、薄
肉部の熱容量が小さいので、注湯時において薄肉部まわ
りの溶湯が急冷されない。このため、薄肉部を高温の溶
湯と接触させることができるので、薄肉部を完全に融解
させて、溶湯とライナとを完全に融合一体化させること
かできる。

したかって、ライナと鋳ぐるみ材とを強固に接合するこ
とができ、ウォータジャケットのシール性の高いシリン
ダブロックを製造することができる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を具体的に説明する。

〈第１実施例〉 第１実施例では、基本的には、第４図に示すような、母
型ｌとウォータジャケット中子２とボア中子３とを備え
た、従来と同様の鋳型ＤＣを用いて、キャビティ４内に
鋳鉄の溶湯を注湯することにより、第５図に示すような
、本体部７とウォータジャケット８とライナ部９とを備
えた、ウェットライナ式のシリンダブロックＢが鋳造さ
れる。

しかしながら、鋳造に用いられるライナ５の構成は従来
のものとは異なる。

すなわち、第１図に示すように、耐摩耗性の高い鉄系材
料で形成されたライナ５の上端部と下端部とには、夫々
上端突出部１１と下端突出部１２とが形成されている。

上端突出部１１と下端突出部１２とは、夫々、ライナ５
の全周にわたって、円環状ないしフランジ状に形成され
、その厚み（上下方向）は比較的厚く設定されている。

両突出部１１．１２は、鋳造後において、ライナ部９（
第５図参照）を本体部７（第５図参照）に強固に固定さ
せ、ライナ部９（第５図参照）の位置ずれが生じるのを
防止するために設けられる。なお、両突出部１１．１２
を、ライナ５の全周にわたってではなく、ライナ５の円
周に沿って、部分的に形成するようにしてもよい。

また、ライナ５の、上端突出部１１のやや下方には上側
薄肉部１３が形成され、一方下端突出部１２のやや上方
には下側薄肉部１４が形成されている。上側薄肉部１３
と下側薄肉部１４とは、夫々、ライナ５の外周に沿って
円環状ないしフィン状に形成され、その厚さは熱容量を
小さくするために比較的薄く設定されている。両薄肉部
１３゜１４は、鋳ぐるみ時にはキャピテイ４内に突出し
、後で説明するように、溶１！ｈ（鋳ぐるみ材）とライ
ナ５とを完全に接合させ、ウォータジャケット８（第５
図参照）のシール性を高めるために設けられているが、
鋳型組み立て時には、ウォータジャケット中子２を保持
するためにも利用される。

以下、ノリンダブロックＢ（第５図参照）の製造方法に
ついて説明する。

■ライナ５の内側の中空部に、鋳物砂からなるボア中子
３を充填する。

■上側薄肉部１３と下側薄肉部１４との間において、ラ
イナ５の外周面にウォータジャケット中子２を装着する
。このとき、ウォータジャケット中子２は、両薄肉部１
３．１４によってはさまれ、ライナ５に確実に保持され
る。したがって、とくにウォータジャケット中子２の保
持手段を設ける必要はない。

■ボア中子３とウォータジャケット中子２とを伴ったラ
イナ５を母型ｌにセットする。ここで、両突出部１１．
１２と両薄肉部１３．１４とは、夫々、キャビティ４内
において、ライナ５の軸線と直交する方向に突出してい
る。

■キャビティ４内に、鋳鉄の溶湯を注湯する。

ここで、両薄肉部１３．１４は、厚みが薄くしたがって
熱容量か小さいので、これらと接触する溶湯は急冷され
ず、両薄肉部１３．１４のまわりには高温の溶湯が滞留
する。このため、高温の溶湯との接触によって、両薄肉
部１３．１４が完全に融解し、溶湯と両薄肉部１３．１
４の融合一体化が促進される。

■溶湯を冷却・凝固させる。ここにおいて、鋳ぐるみ材
と両薄肉部１３．１４とが十分に融合−体化しているの
で、この部分では鋳ぐるみ材とライナ５とが完全に接合
される。また、上端突出部１１と下端突出部１２とによ
って、ライナ５の位置ずれが防止される。

■母型１とウォータジャケット中子２とボア中子３とを
取り外し、第５図に示すようなシリンダーブロックＢを
得る。このシリンダブロックＢは、注湯前に薄肉部１３
．１４（第１図参照）が形成されていた部分では、ライ
ナ部９と本体部７とが完全に接合されているので、ウォ
ータジャケット８のシールが完全となり、冷却水漏れが
生じない。

なお、シリンダブロックＢは、ウェットライナ式である
ので、冷却効率が高くなるのはもちろんである。

〈第２実施例〉 第２図に示すように、第２実施例では、上端部と下端部
とで、ライナ５の厚みを薄くすることによって、上側薄
肉部１７と下側薄肉部１８とを形成している。この場合
、両薄肉部１７．１８は、キャビティ４内において、ラ
イナ５の軸線方向に突出する。このようにしても、第１
実施例と同様、鋳ぐるみ材と両薄肉部１７．１８とが完
全に接合されるので、ウォータジャケット８（第５図参
照）のシール性が高められる。なお、第２実施例では、
両薄肉部１７．１８の間の部分（ウォータジャケット中
子２との当接部分）では、ライナ５が溶湯と接触しない
ので、逆にライナ５の厚みを普通のライナより厚くして
、ライナ５の強度を高め、かつピストンの往復運動に起
因するシリンダプロ・ツクの振動を抑制するようにして
いる。

く第３実施例〉 第３図に示すように、第３実施例では、上側薄肉部２１
と下側薄肉部２２とは、第２実施例と同一の構成となっ
ており、第２実施例と同様に、鋳ぐるみ材と両薄肉部２
１．２２とが完全に接合され、ウォータジャケット８（
第５図参照）のソール性が高められる。しかしながら、
ライナ５の、両薄肉部２１．２２間の部分（ウォータジ
ャケット中子２との当接部分）の厚みは、とくに厚くし
ていない。そこで、ライナ５の外周面に、振動を抑制す
るための振動抑制用膨出部２３が設けられてし）る。こ
の振動抑制用膨出部２３は、ライナ５の外周に沿ってリ
ング状に形成されている。そして、制振効果を高めるた
め、振動抑制用膨出部２３は、ライナ５の両薄肉部２１
．２２間の部分（ウォータジャケット中子２との当接部
分）において、上端から下方へＩ／３だけ下がった位置
に形成されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例を示す、シリンダブロッ
ク鋳造用鋳型の縦断面説明図である。 第２図は、本発明の第２実施例を示す、シリンダブロッ
ク鋳造用鋳型の縦断面説明図である。 第３図は、本発明の第３実施例を示す、シリンダブロッ
ク鋳造用鋳型の縦断面説明図である。 第４図は、従来のシリンダブロック鋳造用鋳型の縦断面
説明図であり、基本的には第１〜第３実施例にも共通で
ある。 第５図は、第４図に示す鋳型で鋳造されたシリンダブロ
ックの縦断面説明図である。 Ｂ・・・シリンダブロック、ＤＣ・・・鋳型、ｌ・・・
母型、２・・・ウォータジャケット中子、３・・・ボア
中子、４・・・キャビティ、５・・・ライナ、７・・・
本体部、８・・・ウォータジャケット、９・・・ライナ
部、１１・・・上端突出部、１２・・・下端突出部、１
３，１７．２１・・・上側薄内部、 １４．１８ ２２・・・下側薄肉部。 第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）別体形成されたライナが、鋳鉄で鋳ぐるまれて形
   成される、ウエットライナ式の鋳鉄製シリンダブロック
   において、 上端部まわりと下端部まわりとに、夫々、鋳ぐるみ時に
   鋳型のキャビティ内に露出する薄肉部が形成されたライ
   ナを、両薄肉部間にウォータジャケット中子を装着させ
   た状態で、鋳鉄で鋳ぐるむことによって形成したことを
   特徴とする鋳鉄性シリンダブロック。
2. （２）別体形成されたライナを、鋳鉄で鋳ぐるむことに
   よつてウエットライナ式のシリンダブロックを鋳造する
   ようにした、鋳鉄製シリンダブロックの製造方法におい
   て、 ライナの上端部まわりと下端部まわりとに夫々薄肉部を
   設け、薄肉部間でライナにウォータジャケット中子を装
   着させ、この後鋳型のキャビティに鋳鉄の溶湯を注湯し
   て、シリンダブロックを鋳造するようにしたことを特徴
   とする、鋳鉄性シリンダブロックの製造方法。